Les ninjas humains étaient réputés pour rechercher et détruire rapidement et furtivement leurs adversaires. Les particules Ninja sont comme ça, trop, seulement au microscope. Toshifumi Kitamura/AFP/Getty Images Les Ninja étaient des guerriers furtifs de l'histoire du Japon qui étaient souvent chargés d'infiltrer et d'assassiner des ennemis. Les particules Ninja font à peu près la même chose :attaquer et tuer.
Créé et nommé par des chercheurs d'IBM et de l'Institut de bioingénierie et de nanotechnologie de Singapour, ces minuscules attaquants peuvent résoudre deux problèmes qui affligent la médecine moderne :les bactéries résistantes aux antibiotiques et les biofilms. Sur le premier front, la moitié des patients hospitalisés aux États-Unis souffrent d'une infection nosocomiale par des bactéries résistantes aux médicaments, selon certaines estimations, et les infections causées par ces bactéries sont de plus en plus difficiles à traiter [source :Liu]. Superbugs, comme la résistance à la méthicilline causant une infection Staphylococcus aureus et Escherichia coli , ont développé une résistance aux antibiotiques traditionnels. Par conséquent, les scientifiques et les médecins sont obligés de rechercher d'autres options de traitement pour tuer ces bactéries. Seconde, les biofilms qui se forment à la surface des dispositifs médicaux posent également un énorme problème. Comme ces substances crasseuses remplies de bactéries recouvrent les cathéters et autres implants médicaux, les appareils deviennent un véhicule pour transporter les bactéries dans le corps.
Entrez la particule ninja. Dans le style ninja classique, ces minuscules particules (1, 000 fois plus petit qu'un grain de sable !) pourra un jour s'infiltrer dans le corps, traquer la bactérie incriminée et la tuer d'une manière qui laisse le microbe comme s'il avait été attaqué avec une étoile ninja. Comme son homonyme, cette particule fait bien son travail. Il se concentre sur sa cible et parvient à laisser les autres cellules indemnes. Les particules sont également douées pour éliminer les biofilms qui se forment sur les surfaces, faire de ces petites forces de ninjas avec lesquelles il faut compter.
Continuez votre lecture pour en savoir plus sur la façon dont ces particules se sont frayées un chemin dans le laboratoire et ce qu'elles peuvent faire pour nous.
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On dirait une cellule bactérienne qui n'a rien à craindre, droit? Allez à la page suivante pour voir à quoi cela ressemble après qu'une particule de ninja l'ait atteinte. Image reproduite avec l'aimable autorisation d'IBM Lorsque le chercheur Yi Yan Yang a entendu parler du travail que le chimiste Jim Hedrick effectuait chez IBM sur la microélectronique, elle l'a immédiatement approché pour une collaboration, lui disant que ses avancées dans la recherche pourraient être mieux utilisées en médecine. Depuis, leur partenariat a abouti au développement d'un groupe très prometteur de nanoparticules appelées « particules de ninja ».
Le système immunitaire humain a inspiré leur création. Quand une personne tombe malade, son corps sécrète peptides antimicrobiens . Ces molécules qui combattent les bactéries recherchent un microbe, accrochez-vous dessus et tuez-le (cette dernière partie peut se produire de différentes manières). Hedrick et Yang ont entrepris de fabriquer une particule en laboratoire qui ferait la même chose.
La nanoparticule qu'ils ont créée est constituée d'un type spécial de polymère. Polymères sont super longs, molécules enchaînées. Plastiques, par exemple, sont tous des polymères. La nanoparticule de polymère développée par Hedrick et Yang comprend trois parties qui la rendent si apte à tuer les bactéries.
Avec ces trois parties, les particules de ninja se sont avérées efficaces pour tuer les résistants à la méthicilline Staphylococcus aureus (SARM), E. coli et certains types de champignons [source :Yang]. En outre, les nanoparticules peuvent être utilisées pour enrober des dispositifs médicaux tels que des cathéters, qui sont connus pour la croissance de biofilms infestés de bactéries. Le revêtement empêche la formation de bactéries sur les surfaces, réduire le risque d'infections chez les patients porteurs de ces dispositifs implantés.
Voilà à quoi ressemble la cellule bactérienne après qu'une particule de ninja s'est posée dessus :éclatée (ou lysée). Image reproduite avec l'aimable autorisation d'IBM Les particules ninja sont donc spécialement conçues pour cibler les bactéries et les tuer, mais comment? La première étape consiste à trouver les cellules bactériennes incriminées dans une mer de cellules de mammifères. C'est là que ce principe clé de « les contraires s'attirent » prend racine. La surface des cellules bactériennes est plus chargée négativement que celle des cellules de mammifères. Afin d'être spécifiquement attirés par les cellules bactériennes, les particules ninja doivent avoir la charge opposée - positive. Ils accumulent cette charge positive à leur surface grâce à un processus appelé auto-assemblage . Chaque particule est composée de plusieurs, de nombreux petits brins de polymères. Ces polymères s'agglutinent, ou à assembler soi-même, former de petites boules appelées micelles . En raison des interactions attractives entre les différentes parties de la chaîne polymère, ces micelles se forment naturellement dans l'eau avec l'extérieur de la boule recouverte d'une charge positive. Et voilà, la boule de charge positive est naturellement attirée par le microbe chargé négativement.
Une fois là, la particule ninja s'attache à la cellule bactérienne. Les parties chargées positivement de la particule qui ont aidé à trouver sélectivement les cellules bactériennes agissent également comme des agents antibactériens, percer des trous dans la paroi cellulaire. Ce processus, appelé lyse membranaire , ruine la structure de la cellule, provoquant le suintement des entrailles de la cellule, sans espoir de guérison. Cette, En réalité, C'est là que les chercheurs ont trouvé le nom "ninja" pour leurs particules. La méthode de destruction consistant à perforer la paroi cellulaire avec des trous est similaire à ce qui pourrait arriver si la cellule était attaquée avec une étoile ninja.
L'une des meilleures parties de ce processus est que les bactéries n'ont jamais la chance de développer une résistance. Les antibiotiques agissent en paralysant de manière sélective certaines parties du mécanisme de la cellule, en gardant intactes la plupart des caractéristiques structurelles. La méthode des particules ninja, en revanche, est très physiquement dommageable pour la cellule, et les bactéries n'ont pas la possibilité de développer potentiellement une résistance aux particules ninja [source :Nederberg et al].
La durée de vie des particules ninja peut être affinée afin qu'elles soient capables de tuer les cellules bactériennes avant d'être tuées elles-mêmes. Finalement, cependant, les enzymes du corps commencent à dégrader les particules et elles se désagrègent, avec les morceaux plus petits qui en résultent étant excrétés par le corps [source:Hedrick].
Les bactériophages peuvent constituer une autre option de traitement pour les médecins qui luttent contre les infections bactériennes. Science Picture Co/Getty Images Avec l'évolution vers un monde post-antibiotique, les scientifiques ont poussé à trouver des traitements alternatifs pour l'infection qui n'impliquent pas d'antibiotiques. Des progrès ont été réalisés avec des virus appelés bactériophages , qui détournent la machinerie interne de la bactérie et la font éclater comme un ballon. D'autres travaux ont été effectués avec des toxines produites par des bactéries ( bactériocines ) pour tuer les bactéries qui causent des infections. Les avancées les plus proches des particules ninja sont les thérapies impliquant cationique ou peptides antimicrobiens . Ces molécules peuvent également cibler sélectivement les bactéries en raison de l'attraction opposée des charges sur leurs surfaces. Leur méthode pour tuer les cellules bactériennes est enracinée dans la perturbation de la communication entre les cellules [source :Borel]. Cette thérapie, cependant, a été en proie à plusieurs problèmes :toxicité pour la santé, cellules non bactériennes (par exemple, les cellules de mammifères peuvent se rompre et libérer leur contenu); demi-vie courte in vivo (ils ne durent pas très longtemps dans le corps) et des coûts de fabrication élevés [source :Nederberg et al].
Les particules Ninja résolvent beaucoup de ces problèmes. Ils sont compatibles avec le sang, ayant une toxicité minimale ou nulle pour les globules rouges; sont suffisamment stables pour rester efficaces in vivo ; se biodégradent facilement et sont de plusieurs ordres de grandeur moins chers à fabriquer. Les particules Ninja ne sont pas les seules bactéries à combattre les particules. Des chercheurs du monde entier ont fait des progrès similaires en développant d'autres petites molécules aux propriétés antimicrobiennes ou en créant des approches basées sur les nanoparticules pour l'administration de médicaments [sources :Zhu et Gao]. Ces particules rejoignent une communauté croissante de thérapies à base de nanoparticules. Les nanoparticules sont utilisées dans des applications médicales telles que l'imagerie médicale (comme l'IRM) et dans le traitement d'un large éventail de maladies comme le cancer et le sida.
Les particules Ninja ont le potentiel d'avoir un impact énorme dans nos vies. Leur capacité démontrée à rechercher et à tuer les bactéries résistantes aux antibiotiques signifie que nous pourrions un jour les voir sous la forme d'un médicament injectable. Les chercheurs continuent de recueillir des données sur l'efficacité et la toxicité (ou l'absence de toxicité, en fait) de ces particules. Une fois leurs tests terminés, les sociétés pharmaceutiques peuvent intervenir pour effectuer des essais sur l'homme qui surveillent la façon dont ces particules combattent les infections bactériennes à l'intérieur du corps.
Hors du corps, nous pourrions commencer à voir des particules de ninja utilisées comme désinfectant et arrêter la formation de biofilm. Les bactéries qui composent les biofilms sont très efficaces pour se protéger. De nombreux sprays sur le marché ont du mal à percer les couches protectrices d'un biofilm pour désinfecter les surfaces. Particules Ninja, d'autre part, sont capables d'éradiquer les bactéries de ces biofilms au contact, fournir un excellent moyen de nettoyer les dispositifs médicaux, ou même les surfaces de préparation des aliments.
Ces nanoparticules peuvent se retrouver dans nos produits de soins personnels, trop, essentiellement n'importe quel endroit où nous ne voudrions pas d'accumulation bactérienne. Ils peuvent être utilisés pour enduire les lentilles de contact ou placés comme additifs dans des choses comme un bain de bouche, déodorants et détergents. Ils peuvent même être utilisés dans les systèmes de purification d'eau. Les mauvaises bactéries sont partout, et ces particules de ninja sont prêtes à les trouver et à les détruire.
C'est le meilleur quand quelque chose qui a un nom cool est vraiment à la hauteur de son nom. Et les particules ninja sont à peu près aussi impressionnantes que leur nom l'indique. Au moment où j'écrivais cet article, J'ai adoré imaginer ces particules se faufiler furtivement à travers le corps, trouver les mauvaises bactéries et les ouvrir. Cette recherche est si prometteuse; J'ai hâte de trouver ces particules sur le marché. La seule chose qui me rend triste, c'est que lorsqu'ils entrent un jour dans nos produits de soins personnels ou dans nos médicaments, que je ne pourrai pas faire défiler les ingrédients et voir la liste des "particules de ninja". Malheureusement, Je pense que la FDA et d'autres organismes de réglementation peuvent exiger leurs noms chimiques réels. Dommage.
